CN103917783A - 监测涡轮机的液压控制系统中的高压泵的容积效率的方法 - Google Patents

Abstract

一种监测涡轮机的液压控制系统中的高压泵的容积效率的方法，所述液压控制系统具有高压容积式泵，该高压容积式泵输送流量Q，该流量Q为所述涡轮机的发动机转速N的函数，所述发动机转速N由控制计算机所限定，所述流量Q被输送至用于驱动所述涡轮机的可变几何叶片的执行器，以及输送至布置在所述涡轮机的发动机的给料管中的旁通阀，其特征在于，所述方法包括以下步骤：以低的发动机转速N0启动所述发动机，关闭所述阀；使执行器运动；逐渐增大所述发动机转速N，直到所述流量Q达到足以打开所述阀的预定值Q0；首先将所述执行器的位置存储到所述计算机中，然后将与所述阀的打开对应的发动机转速N存储到所述计算机中；在所述发动机的有效使用期内的连续的时刻t1、t2、tn重复上述的步骤；并且当所述发动机转速N超过预定值N_极限时，更换所述高压容积式泵。

Description

监测涡轮机的液压控制系统中的高压泵的容积效率的方法

背景技术

本发明通常涉及燃气涡轮领域，更具体地，涉及用于监测涡轮机的液压控制系统的高压泵的容积效率的方法，而不需要求助于使用特定的传感器或系统。

本发明的应用领域是用于飞机或直升机的发动机的燃气涡轮，该燃气涡轮通常包括用于产生液压能的高压容积式泵，该高压容积式泵用于向发动机供应燃料，并且用于润滑发动机的多个附件。

在已知的方法（例如FR2923871）中，通过用于对发动机增压的高压截流阀（HPSOV）监测高压泵的效率，并且在知道液压系统的泄漏水平时高压截流阀能够通过减去由于系统中的其它部件（例如执行器、伺服阀和多个其它中间阀）而引起的泄漏而确定高压泵的泄漏水平。

然而，虽然上述方法完全满足评价系统的总泄漏量的需求，但是它不能准确监测高压泵的效率，该效率由于系统的多个部件随时间变化而退化，并且由于在低速时可变几何形状的叶片（variable geometry vane）的液压控制没有切断，这样会在需要评价系统能使发动机重新飞行的能力时候或在适合飞机更换高压泵（不更换会导致重大的操作冲击）时候产生问题。

发明目的和发明内容

本发明的主要目的在于提出一种用于监测涡轮机的液压控制系统的高压泵的容积效率的方法，该方法能够减少上述缺陷。

上述目的通过一种监测涡轮机的液压控制系统中的高压容积式泵的容积效率的方法实现，所述液压控制系统具有高压容积式泵，该高压容积式泵输送流量Q，该流量Q为所述涡轮机的发动机转速N的函数，所述函数由控制计算机（28）所限定，所述流量Q被输送至用于驱动所述涡轮机的可变几何形状的叶片的执行器，还被输送至布置在用于向所述涡轮机的所述发动机供应燃料的供料管中的旁通阀，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

以低的发动机转速N0启动所述涡轮机的所述发动机，关闭所述阀；

利用所述计算机命令所述执行器的运动；

逐渐增大所述发动机转速N，直到所述流量Q达到足以打开所述阀的预定值Q0；

首先将所述执行器的位置存储到所述计算机中，然后将与所述阀的打开对应的发动机转速N存储到所述计算机中；

在所述涡轮机的所述发动机的使用期限内的连续的时刻t1、t2、tn重复上述的步骤；并且

当所述发动机转速N超过预定值N_极限时，更换所述高压容积式泵。

因此，通过消除高压泵和监测阀之间的媒介，能够准确监测高压泵的效率的退化，并因此能够监测涡轮机的发动机在飞行中重新起飞的能力。

优选地，通过所述执行器的线性可变位移(LVDT)传感器测量所述执行器的所述位置，并且用于所述流量的所述预定值Q0与所述阀的弹簧的额定值对应。

附图说明

通过以下参考附图的描述，将凸显本发明的其它特征和优点，附图显示不具有限制特征的实施方式。在附图中：

图1是用于涡轮机的液压系统的简图，旁通阀显示为处于关闭状态；

图2是用于涡轮机的液压系统的简图，旁通阀显示为处于打开状态；

图3的两条曲线分别表示在启动发动机时执行器的位置和发动机转速随时间变化；以及

图4的曲线显示用于打开旁通阀的条件随时间变化。

具体实施方式

图1和图2是用于涡轮机的具有可变旁通阀（VBV）的液压系统的简图，在该两个附图中，旁通阀以相反的状态示出。

通常，高压容积式泵（HP泵）10的下游紧接着的是旁通阀12，该旁通阀12用于升高液压系统中的压力。当施加到旁通阀上的流量能够达到弹簧12A的精准的已知额定值时，该旁通阀打开。容积式泵10首先用于移动执行器14，该执行器14通过连接的伺服阀16移动可变节距叶片（未示出），该伺服阀16通过上游的管18连接至高压容积式泵并且通过下游的管20连接至旁通阀12，并且还通过将发动机（未示出）依次经由连接在发动机供料管26中的燃料计量阀（FMV）22和高压截流阀（HPSOV）24连接至容积式泵10，而使容积式泵10向发动机供应燃料。连接至液压系统的多个部件的计算机28根据诸如所需的发动机转速N或由线性可变位移传感器（LVDT）14B测出的执行器14的活塞14A的位移等数据进行总体控制。当然，液压油路具有其它传统的部件（例如过滤器、阀、热交换器……），但是不需要为了理解本发明而对这些部件进行描述，因此也没有示出这些部件。然而，应当注意，具有用于再循环来自旁通阀的流体的管30，该管30通过旁通阀12连接至下游的管20。

上述系统按照以下方式运行。通过位于高压容积式泵上游的低压泵（LP）（未示出）对该高压容积式泵进行增压，高压容积式泵10将流量（通过伺服阀16）输送至执行器14，还将流量输送至旁通阀12，所述流量是发动机转速N的函数。当然，高压泵存在泄漏，并且这种泄漏随着泵的退化而增加。

当旁通阀12处于关闭状态时（图1），位于伺服阀16的出口和旁通阀12之间的管20被旁通阀阻塞。执行器14的两个终端的压力差为零，并且执行器的两个腔室处于相同的压力，因而活塞14A保持不动，由执行器驱动的可变节距叶片同样保持不动。

一旦旁通阀12的压力超过弹簧12A的额定值，即，当流量变得足够大，旁通阀12切换到全开状态（图2），并且伺服阀16和旁通阀12之间的管20不再阻塞。然后，燃料处于低压，并且活塞14A承受压差（非零压差），从而引起活塞14A移动，如图3中的曲线40所示。由于执行器具有线性可变位移传感器14B，因此可以通过计算机28准确检测出活塞移动的时刻，该时刻与旁通阀的打开对应，从而观察相关的发动机转速N（参见曲线42）。

根据本发明，为了监测涡轮机的液压控制系统的高压容积式泵10的容积效率，发明人从如果容积式泵随着时间退化则上述观察的发动机转速N也会不同这一观测报告着手，开发出了一种新型的方法，该方法依赖于以下步骤。

首先，在地面上发动机以低速N0运行，并且关闭旁通阀12。然后，计算机28开始命令执行器14移动。然而，由于旁通阀是关闭的，执行器无法响应于上述命令，并因此保持不动。与上述命令同时，发动机转速N逐渐增大。只要输送到旁通阀12的流量不足，旁通阀就保持关闭，并且执行器14不移动。一旦流量足够（决定值Q0与弹簧12A的额定值对应），旁通阀12打开，并且执行器14开始移动。通过连接于计算机28的执行器的线性可变位移传感器14B观察与旁通阀12的打开对应并且因此与执行器的移动对应的发动机转速N。

通过在发动机的有效使用期内的连续的时刻t1、t2、…、tn重复上述步骤，得出如图4所示曲线50，从而能够准确地监测高压容积式泵10的效率的退化，并且通过定义发动机转速不会超过的极限值N_极限，能够确定何时需要采取措施，尤其是关于容积式泵的更换。

Claims (3)

1.一种监测涡轮机的液压控制系统中的高压泵的容积效率的方法，所述液压控制系统具有高压容积式泵（10），该高压容积式泵（10）输送流量Q，该流量Q为所述涡轮机的发动机转速N的函数，所述函数由控制计算机（28）所限定，所述流量Q被输送至用于驱动所述涡轮机的可变几何叶片的执行器（14），还被输送至布置在用于向所述涡轮机的所述发动机供应燃料的给料管（26）中的旁通阀（12），其特征在于，所述方法包括以下步骤：

以低的发动机转速N0启动所述涡轮机的所述发动机，关闭所述阀（12）；

利用所述计算机（28）命令所述执行器（14）的运动；

逐渐增大所述发动机转速N，直到所述流量Q达到足以打开所述阀（12）的预定值Q0；

首先将所述执行器的位置存储到所述计算机（28）中，然后将与所述阀的打开对应的发动机转速N存储到所述计算机（28）中；

在所述涡轮机的所述发动机的有效使用期内以连续的时刻t1、t2、tn重复上述的步骤；并且

当所述发动机转速N超过预定值N_极限时，更换所述高压容积式泵（10）。

2.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于，通过所述执行器的线性可变位移传感器测量所述执行器的所述位置。

3.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于，所述流量的所述预定值Q0与所述阀的弹簧（12A）的额定值对应。